(57)【要約】【課題】膜質の低下を抑制しながら、成膜速度を大きくすることが可能なプラズマ処理装置を提供する。【解決手段】このプラズマ処理装置は、真空チャンバ２内に設置され、基板１０を保持することが可能な上部電極３と、真空チャンバ２内に上部電極３と対向するように設置され、ガス供給口１４と、ガス供給口１４の数よりも多くの数のガス吸引口（ガス吸引口２４ａおよび２４ｂ）とを有する下部電極４とを備えている。【選択図】図１
2006237093.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理室内に設置され、基板を保持することが可能な第１電極と、
前記プラズマ処理室内に前記第１電極と対向するように設置され、ガス供給口と、前記ガス供給口の数よりも多くの数のガス吸引口とを有する第２電極とを備えた、プラズマ処理装置。
【請求項２】
前記ガス供給口から供給されるガスの供給方向と、前記ガス吸引口により吸引されるガスの吸引方向とが、前記プラズマ処理室内のプラズマが発生する領域において交差するように構成されている、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記ガス供給口から供給されるガスの第１流路の主要部の断面積は、前記ガス吸引口により吸引されるガスの第２流路の主要部の断面積よりも大きい、請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記ガス供給口から供給されるガスの前記第１流路の主要部の断面積は、前記ガス供給口の近傍に配置された複数の前記ガス吸引口により吸引されるガスの前記第２流路の主要部の断面積の総和よりも大きい、請求項３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記ガス供給口は、開放端とは反対側から前記開放端に向かって開口面積が大きくなるような形状の内側面を有しており、
前記ガス吸引口は、前記ガス供給口の内側面に配置されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記ガス供給口の中心点に対して対称になるように、複数の前記ガス吸引口が配置されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
プラズマ処理室内に設置され、基板を保持することが可能な第１電極と、前記プラズマ処理室内に前記第１電極と対向するように設置され、ガス供給口と、前記ガス供給口の数よりも多くの数のガス吸引口とを有する第２電極とを備えたプラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法であって、
前記第１電極により基板を保持する工程と、
前記第２電極の前記ガス供給口から原料ガスを供給することにより前記基板上に成膜種を堆積しながら、前記第２電極の前記ガス供給口の数よりも多くの数の前記ガス吸引口により未反応ガスと、前記成膜種以外の生成物質とを排出する工程とを備えた、プラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理装置およびそれを用いたプラズマ処理方法に関し、特に、互いに対向するように配置された第１電極および第２電極を備えたプラズマ処理装置およびそれを用いたプラズマ処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板を保持することが可能な第１電極と、その第１電極と対向するように配置された第２電極とを備えた平行平板型のプラズマ処理装置が知られている。
【０００３】
図１１は、従来の平行平板型のプラズマ処理装置を示した概略図である。図１１を参照して、従来の平行平板型のプラズマ処理装置１０１では、真空チャンバ１０２内に、上部電極（第１電極）１０３と下部電極（第２電極）１０４とが互いに対向するように設置されている。また、上部電極１０３は、下部電極１０４と対向する側に基板１１０を保持することが可能なように構成されている。また、下部電極１０４の上部電極１０３と対向する側には、原料ガスを供給するための複数のガス供給口１１４が設けられている。また、真空チャンバ１０２の一方の側面には、排気口１０２ａが設けられているとともに、その排気口１０２ａは、排気流量調整バルブ１０５を介して真空排気設備１０６に接続されている。また、下部電極１０４のガス供給口１１４は、原料ガス供給源１０７に接続されている。
【０００４】
上記した従来の平行平板型のプラズマ処理装置１０１では、上部電極１０３と下部電極１０４との間の領域１０１ａがプラズマが発生する領域となるとともに、上部電極１０３と下部電極１０４との間の領域１０１ａに発生したプラズマにより原料ガスが分解される。また、上記した従来の平行平板型のプラズマ処理装置１０１の構成において、分解されなかった未反応ガス（原料ガス）や、原料ガスが分解されることにより生成される負イオン、悪性ラジカルおよびフレーク（負イオンの重合反応により生成される微粒子）などは、真空チャンバ１０２の一方の側面に設けられた排気口１０２ａにより排出される。
【０００５】
しかしながら、図１１に示した従来の平行平板型のプラズマ処理装置１０１では、未反応ガス（原料ガス）や、原料ガスが分解されることにより生成される負イオン、悪性ラジカルおよびフレークなどの排出が、真空チャンバ１０２の一方の側面に設けられた排気口１０２ａのみにより行われるので、基板１１０上に成膜種を堆積させることにより大面積の膜を形成する場合に、基板１１０の排気口１０２ａ側の領域と、基板１１０の排気口１０２ａとは反対側の領域とにおける未反応ガス（原料ガス）および反応生成物の排出量のばらつきが大きくなる。このため、基板１１０に堆積される膜の膜質を均一にするのが困難になるという不都合が生じる。
【０００６】
そこで、従来では、領域によって未反応ガス（原料ガス）および反応生成物の排出量がばらつくのを抑制するために、互いに対向する２つの電極の一方に、未反応ガス（原料ガス）や反応生成物を排出するための排気口が設けられた平行平板型のプラズマ処理装置が提案されている（たとえば、特許文献１および２参照）。
【０００７】
上記特許文献１には、複数のガス供給口と１つの排気口とを有する上部電極を備えたプラズマ処理装置が開示されている。また、上記特許文献２には、複数のガス供給口と、ガス供給口の数よりも少ない数の複数の排気口とを有する上部電極を備えたプラズマ処理装置が開示されている。なお、上記特許文献１および２では、下部電極に基板が固定される。
【０００８】
上記特許文献１および２に開示されたプラズマ処理装置では、上部電極に排気口が設けられていることにより、真空チャンバ１０２の一方の側面にのみ排気口１０２ａが設けられた従来のプラズマ処理装置１０１（図１１参照）に比べて、領域によって未反応ガス（原料ガス）および反応生成物の排出量がばらつくのが抑制されるので、膜質が不均一になるのを抑制することが可能となる。
【０００９】
【特許文献１】特開平９−２２３６８５号公報
【特許文献２】特開平１１−１４４８９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記特許文献１および２に開示されたプラズマ処理装置では、上部電極のガス供給口から大量の原料ガスを供給することにより成膜速度を大きくする場合に、以下のような不都合が生じる。すなわち、上記特許文献１および２では、大量の原料ガスを供給することに起因して、分解されなかった未反応ガス（原料ガス）や、原料ガスが分解されることにより生成される負イオン、悪性ラジカルおよびフレーク（負イオンの重合反応により生成される微粒子）などが大量に発生した場合に、上部電極に設けられた排気口の数がガス供給口の数よりも少ないので、大量に発生した未反応ガス（原料ガス）、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークを排気口により効率的に排出するのが困難となる。これにより、膜に混入される未反応ガス（原料ガス）、悪性ラジカルおよびフレークの量が増大するので、膜質が低下するという不都合が生じる。その結果、上記特許文献１および２では、膜質の低下を抑制しながら、成膜速度を大きくするのが困難であるという問題点がある。
【００１１】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、膜質の低下を抑制しながら、成膜速度を大きくすることが可能なプラズマ処理装置を提供することである。
【００１２】
この発明のもう１つの目的は、膜質の低下を抑制しながら、成膜速度を大きくすることが可能なプラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【００１３】
上記目的を達成するために、この発明の第１の局面によるプラズマ処理装置は、プラズマ処理室内に設置され、基板を保持することが可能な第１電極と、プラズマ処理室内に第１電極と対向するように設置され、ガス供給口と、ガス供給口の数よりも多くの数のガス吸引口とを有する第２電極とを備えている。
【００１４】
この第１の局面によるプラズマ処理装置では、上記のように、ガス供給口と、ガス供給口の数よりも多くの数のガス吸引口とを有する第２電極を、基板を保持することが可能な第１電極と対向するように配置することによって、第２電極に設けられたガス供給口の数よりも多くの数のガス吸引口により、未反応ガス（原料ガス）、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークをガス吸引口からより多く排出することができる。すなわち、第２電極のガス供給口から原料ガスを供給するとともに、その原料ガスを第１電極と第２電極との間の領域に発生するプラズマにより分解して成膜種を生成する場合に、第２電極のガス供給口から大量の原料ガスを供給することにより成膜速度を大きくする際に、分解されなかった未反応ガス（原料ガス）や、原料ガスが分解されることにより生成される負イオン、悪性ラジカルおよびフレーク（負イオンの重合反応により生成される微粒子）などが大量に発生したとしても、ガス供給口の数よりも多く設けられたガス吸引口により、未反応ガス（原料ガス）、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークを効率的に排出することができる。これにより、第２電極のガス供給口から大量の原料ガスを供給したとしても、基板上に成膜種が堆積されることにより形成される膜に、未反応ガス（原料ガス）、悪性ラジカルおよびフレークが混入するのを有効に抑制することができる。その結果、未反応ガス（原料ガス）、悪性ラジカルおよびフレークが混入することに起因する膜質の低下を有効に抑制しながら、成膜速度を大きくすることができる。
【００１５】
上記第１の局面によるプラズマ処理装置において、好ましくは、ガス供給口から供給されるガスの供給方向と、ガス吸引口により吸引されるガスの吸引方向とが、プラズマ処理室内のプラズマが発生する領域において交差するように構成されている。このように構成すれば、ガス供給口から供給されるガスの供給方向と、ガス吸引口により吸引されるガスの吸引方向とが、第１電極と第２電極との間のプラズマが発生する領域において交差しない場合に比べて、第２電極のガス供給口からガス吸引口へのガスの流れがスムーズになると考えられるので、未反応ガス（原料ガス）、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークのガス吸引口による排出をより効率的に行うことができる。
【００１６】
上記第１の局面によるプラズマ処理装置において、好ましくは、ガス供給口から供給されるガスの第１流路の主要部の断面積は、ガス吸引口により吸引されるガスの第２流路の主要部の断面積よりも大きい。このように構成すれば、ガス供給口から大量の原料ガスを供給することができる。また、ガス供給口から供給された原料ガス（未反応ガス）がガス吸引口により排出され過ぎるのを抑制することができるので、第１電極と第２電極との間のプラズマが発生する領域における原料ガスの滞留時間を長くすることができる。これらにより、より多くの成膜種を生成することができるので、成膜速度をより大きくすることができる。
【００１７】
この場合、好ましくは、ガス供給口から供給されるガスの第１流路の主要部の断面積は、ガス供給口の近傍に配置された複数のガス吸引口により吸引されるガスの第２流路の主要部の断面積の総和よりも大きい。このように構成すれば、容易に、ガス供給口から供給された原料ガス（未反応ガス）がガス吸引口により排出され過ぎるのを抑制することができる。
【００１８】
上記第１の局面によるプラズマ処理装置において、好ましくは、ガス供給口は、開放端とは反対側から開放端に向かって開口面積が大きくなるような形状の内側面を有しており、ガス吸引口は、ガス供給口の内側面に配置されている。このように構成すれば、ガス供給口の内側面の内側にプラズマを集中して発生させることができるので、プラズマの密度を高くすることができる。このため、高密度のプラズマにより原料ガスの分解が効率的に行われるので、より多くの成膜種を生成することができる。これにより、成膜速度をより大きくすることができる。この場合、ガス供給口の内側面にガス吸引口を配置することによって、プラズマが発生する領域とガス吸引口との距離を近づけることができるので、未反応ガス（原料ガス）、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークをガス吸引口により効率的に排出することができる。
【００１９】
上記第１の局面によるプラズマ処理装置において、好ましくは、ガス供給口の中心点に対して対称になるように、複数のガス吸引口が配置されている。このように構成すれば、ガス供給口から供給された原料ガスの流動方向が所定の方向に偏るのを抑制することができるので、所定の領域と、所定の領域以外の領域とにおける成膜種の生成量がばらつくのを抑制することができる。これにより、膜質がばらつくのを抑制することができる。
【００２０】
この第２の局面によるプラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法は、プラズマ処理室内に設置され、基板を保持することが可能な第１電極と、プラズマ処理室内に第１電極と対向するように設置され、ガス供給口と、ガス供給口の数よりも多くの数のガス吸引口とを有する第２電極とを備えたプラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法であって、第１電極により基板を保持する工程と、第２電極のガス供給口から原料ガスを供給することにより基板上に成膜種を堆積しながら、第２電極のガス供給口の数よりも多くの数のガス吸引口により未反応ガスと、成膜種以外の生成物質とを排出する工程とを備えている。
【００２１】
この第２の局面によるプラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法では、上記のように、第２電極のガス供給口から原料ガスを供給することにより基板上に成膜種を堆積しながら、第２電極のガス供給口の数よりも多くの数のガス吸引口により未反応ガスと、成膜種以外の生成物質とを排出することによって、第２電極に設けられたガス供給口の数よりも多くの数のガス吸引口により、成膜種以外の生成物質（負イオン、悪性ラジカルおよびフレーク）をガス吸引口からより多く排出することができる。すなわち、第２電極のガス供給口から大量の原料ガスを供給することにより成膜速度を大きくする際に、分解されなかった未反応ガス（原料ガス）や、原料ガスが分解されることにより生成される負イオン、悪性ラジカルおよびフレーク（負イオンの重合反応により生成される微粒子）などが大量に発生したとしても、ガス供給口の数よりも多く設けられたガス吸引口により、未反応ガス（原料ガス）、悪性ラジカルおよびフレークを効率的に排出することができる。これにより、第２電極のガス供給口から大量の原料ガスを供給したとしても、基板上に成膜種が堆積されることにより形成される膜に、未反応ガス（原料ガス）、悪性ラジカルおよびフレークが混入するのを有効に抑制することができる。その結果、未反応ガス（原料ガス）、悪性ラジカルおよびフレークが混入することに起因する膜質の低下を有効に抑制しながら、成膜速度を大きくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２３】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態によるプラズマ処理装置を示した概略図である。図２は、図１に示した第１実施形態によるプラズマ処理装置の下部電極を示した平面図であり、図３は、図２の１００−１００線に沿った断面図である。図４は、図２に示した下部電極のガス流路の断面図である。まず、図１〜図４を参照して、第１実施形態によるプラズマ処理装置１の構成について説明する。
【００２４】
第１実施形態によるプラズマ処理装置１は、図１に示すように、真空チャンバ２内に、上部電極３と下部電極４とが互いに対向するように設置された平行平板型構造を有する。そして、第１実施形態によるプラズマ処理装置１では、上部電極３と下部電極４との間の領域１ａが、プラズマが発生する領域となる。また、上部電極３と下部電極４との間の領域１ａには、実質的に均一にプラズマが発生する。なお、真空チャンバ２は、本発明の「プラズマ処理室」の一例である。また、上部電極３および下部電極４は、それぞれ、本発明の「第１電極」および「第２電極」の一例である。
【００２５】
上部電極３は、下部電極４と対向する側に基板１０を保持することが可能なように構成されている。また、上部電極３は、基板１０を所定の温度に保持するための加熱冷却機構部（図示せず）を含んでいる。
【００２６】
ここで、第１実施形態では、下部電極４は、原料ガスを真空チャンバ２内に供給しながら、未反応ガス（原料ガス）や、原料ガスが分解されることにより生成される負イオン、悪性ラジカルおよびフレーク（負イオンの重合反応により生成される微粒子）などを排出することが可能なように構成されている。具体的には、図２に示すように、下部電極４の上部電極３（図１参照）と対向する側に、原料ガスを供給するための複数のガス供給口１４と、未反応ガス（原料ガス）や、原料ガスが分解されることにより生成される負イオン、悪性ラジカルおよびフレークなどを排出するための複数のガス吸引口２４ａおよび２４ｂとが設けられている。複数のガス供給口１４は、平面的に見て、三角格子状に配列されている。
【００２７】
また、第１実施形態では、ガス供給口１４の開放端に対応する領域に、ガス供給口１４から供給されるガスの供給方向を変化させるための蓋部１４ｂが設けられている。この蓋部１４ｂは、円錐形状に形成されているとともに、その円錐の頂点が下方に向くように配置されている。また、図２に示すように、蓋部１４ｂは、ガス供給口１４の中心に配置されているとともに、４つの支柱１４ｃにより保持されている。図３に示したような蓋部１４ｂをガス供給口１４の中心に設けた場合、ガス供給流路の主要部１４ｄを下部電極４の表面に対して垂直方向に流れる原料ガスの流動方向は、円錐形状の蓋部１４ｂの側面に沿った供給方向Ａ１およびＡ２（図３参照）に変化される。すなわち、ガス供給口１４から真空チャンバ２（図１参照）内に供給される原料ガスは、円錐形状の蓋部１４ｂの側面に沿った供給方向Ａ１およびＡ２（図３参照）に供給される。
【００２８】
また、第１実施形態では、図３に示すように、ガス吸引口２４ａは、ガス供給口１４の傾斜した内側面１４ａに配置されているとともに、所定の角度傾斜した流路を介してガス吸引流路の主要部２４ｃに接続されている。また、ガス吸引口２４ｂについても、所定の角度傾斜した流路を介してガス吸引流路の主要部２４ｃに接続されている。このため、ガス吸引口２４ａおよび２４ｂにより吸引されるガスの吸引方向Ｂ１およびＢ２（図３参照）と、ガス供給口１４から供給されるガスの供給方向Ａ１およびＡ２（図３参照）とが、上部電極３と下部電極４との間のプラズマが発生する領域１ａ（図１および図３参照）において交差される。また、図２に示すように、ガス吸引口２４ａは、１つのガス供給口１４に対して４つずつ設けられているとともに、ガス吸引口２４ｂは、隣接するガス供給口１４間に１つずつ設けられている。すなわち、第１実施形態では、ガス吸引口２４ａおよび２４ｂを含むガス吸引口の数が、ガス供給口１４の数よりも多くなるように構成されている。また、ガス吸引口２４ａおよび２４ｂは、それぞれ、ガス供給口１４の中心点５０に対して対称になるように配置されている。
【００２９】
また、第１実施形態では、図４に示すように、ガス供給流路の主要部１４ｄの断面積が、ガス吸引流路の主要部２４ｃの断面積よりも大きくなるように構成されている。さらに、第１実施形態では、所定のガス供給口１４（図３参照）に接続されるガス供給流路の主要部１４ｄの断面積が、所定のガス供給口１４に対応する４つのガス吸引口２４ａ（図３参照）および４つのガス吸引口２４ｂ（図３参照）に接続される４つのガス吸引流路の主要部２４ｃの断面積の総和よりも大きくなるように構成されている。なお、ガス供給流路の主要部１４ｄの直径は、約２．５ｍｍであり、ガス供給流路の主要部１４ｄの断面積は、約４．９ｍｍ２である。また、ガス吸引流路の主要部２４ｃの直径は、約１ｍｍであり、ガス吸引流路の主要部２４ｃの断面積は、約０．７９ｍｍ２である。また、所定のガス供給口１４に対応する４つのガス吸引口２４ａに接続されるガス吸引流路の主要部２４ｃの断面積の総和は、約３．１６ｍｍ２（＜約４．９ｍｍ２）である。なお、ガス供給流路の主要部１４ｄは、本発明の「第１流路の主要部」の一例であり、ガス吸引流路の主要部２４ｃは、本発明の「第２流路の主要部」の一例である。
【００３０】
また、図１に示すように、真空チャンバ２は、排気口２ａを有するとともに、その排気口２ａは、排気流量調整バルブ５を介して真空排気設備６に接続されている。また、下部電極４のガス供給口１４は、原料ガス供給源７に接続されている。また、下部電極４のガス吸引口２４ａおよび２４ｂは、排気流量調整バルブ８を介して真空排気設備６に接続されている。
【００３１】
第１実施形態では、上記のように、ガス供給口１４と、ガス供給口１４の数よりも多くの数のガス吸引口（ガス吸引口２４ａおよび２４ｂ）とを有する下部電極４を、基板１０を保持することが可能な上部電極３と対向するように配置することによって、下部電極４に設けられたガス供給口１４の数よりも多くの数のガス吸引口（ガス吸引口２４ａおよび２４ｂ）により、未反応ガス（原料ガス）、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークをガス吸引口２４ａおよび２４ｂからより多く排出することができる。すなわち、下部電極４のガス供給口１４から原料ガスを供給するとともに、その原料ガスを上部電極３と下部電極４との間の領域１ａに発生するプラズマにより分解して成膜種を生成する際に、下部電極４のガス供給口１４から大量の原料ガスを供給することにより成膜速度を大きくする場合に、分解されなかった未反応ガス（原料ガス）や、原料ガスが分解されることにより生成される負イオン、悪性ラジカルおよびフレーク（負イオンの重合反応により生成される微粒子）などが大量に発生したとしても、ガス供給口１４の数よりも多く設けられたガス吸引口（ガス吸引口２４ａおよび２４ｂ）により、未反応ガス（原料ガス）、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークを効率的に排出することができる。これにより、下部電極４のガス供給口１４から大量の原料ガスを供給したとしても、基板１０上に成膜種が堆積されることにより形成される膜に、未反応ガス（原料ガス）、悪性ラジカルおよびフレークが混入するのを有効に抑制することができる。その結果、未反応ガス（原料ガス）、悪性ラジカルおよびフレークが混入することに起因する膜質の低下を有効に抑制しながら、成膜速度を大きくすることができる。
【００３２】
また、第１実施形態では、ガス吸引口２４ａおよび２４ｂにより吸引されるガスの吸引方向Ｂ１およびＢ２と、ガス供給口１４から供給されるガスの供給方向Ａ１およびＡ２とを、プラズマが発生する領域１ａにおいて交差するように構成することによって、ガス供給口１４から供給されるガスの供給方向Ａ１およびＡ２と、ガス吸引口２４ａおよび２４ｂにより吸引されるガスの吸引方向Ｂ１およびＢ２とが、上部電極３と下部電極４との間のプラズマが発生する領域１ａにおいて交差しない場合に比べて、ガス供給口１４からガス吸引口２４ａおよび２４ｂへのガスの流れがスムーズになるので、未反応ガス（原料ガス）、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークのガス吸引口２４ａおよび２４ｂによる排出をより効率的に行うことができる。
【００３３】
また、第１実施形態では、所定のガス供給口１４に接続されるガス供給流路の主要部１４ｄの断面積（４．９ｍｍ２）を、所定のガス供給口１４に対応する４つのガス吸引口２４ａおよび４つのガス吸引口２４ｂに接続される４つのガス吸引流路の主要部２４ｃの断面積の総和（３．１６ｍｍ２）よりも大きくすることによって、ガス供給口１４から供給された原料ガス（未反応ガス）がガス吸引口２４ａにより排出され過ぎるのを抑制することができるので、上部電極３と下部電極４との間のプラズマが発生する領域１ａにおける原料ガスの滞留時間を長くすることができる。これにより、より多くの成膜種を生成することができるので、成膜速度をより大きくすることができる。
【００３４】
また、第１実施形態では、ガス吸引口２４ａおよび２４ｂを、それぞれ、ガス供給口１４の中心点５０に対して対称になるように配置することによって、ガス供給口１４から供給された原料ガスの流動方向が所定の方向に偏るのを抑制することができるので、所定の領域と、所定の領域以外の領域とにおける成膜種の排出量がばらつくのを抑制することができる。これにより、膜質がばらつくのを抑制することができる。
【００３５】
次に、図１および図３を参照して、第１実施形態によるプラズマ処理装置１により基板１０上に所定の膜を形成する際のプラズマ処理方法について説明する。
【００３６】
まず、図１に示すように、プラズマ処理装置１の上部電極３の下部電極４と対向する側に、基板１０を設置した後、真空チャンバ２の排気口２ａに接続された真空排気設備６により真空チャンバ２内を真空排気する。
【００３７】
次に、上部電極３と下部電極４との間の領域１ａに、原料ガス供給源７に接続された下部電極４のガス供給口１４から原料ガスを供給する。この際、第１実施形態では、図３に示すように、ガス供給口１４から供給される原料ガスは、円錐形状の蓋部１４ｂの側面に沿った供給方向Ａ１およびＡ２に供給される。そして、下部電極４に高周波電力を供給することにより、上部電極３と下部電極４との間の領域１ａにプラズマを発生させる。これにより、原料ガスがプラズマにより分解されて成膜種が生成される。このとき、上部電極３と下部電極４との間の領域１ａには、成膜種以外に、プラズマにより分解されない未反応ガス（原料ガス）や、原料ガスがプラズマにより分解されて生成された負イオンおよび悪性ラジカルが存在する。また、負イオンの重合反応により生成される微粒子（フレーク）も存在する。
【００３８】
この際、第１実施形態では、下部電極４において、ガス供給口１４により原料ガスを供給しながら、ガス供給口１４の数よりも多くの数のガス吸引口（ガス吸引口２４ａおよび２４ｂ）により、未反応ガス（原料ガス）、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークを、供給方向Ａ１およびＡ２と交差する吸引方向Ｂ１およびＢ２に吸引する。これにより、第１実施形態では、ガス供給口１４から大量の原料ガスを供給することにより成膜速度を大きくする場合に、未反応ガス（原料ガス）、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークなどが大量に発生したとしても、未反応ガス（原料ガス）、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークをガス吸引口２４ａおよび２４ｂにより効率的に排出することができる。したがって、ガス供給口１４から大量の原料ガスを供給したとしても、基板１０（図１参照）上に成膜種が堆積されることにより形成される膜に、未反応ガス（原料ガス）、悪性ラジカルおよびフレークが混入するのを抑制することができるので、膜質の低下を抑制しながら、成膜速度を大きくすることができる。
【００３９】
なお、未反応ガス（原料ガス）、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークは、真空チャンバ２の排気口２ａからも排出される。
【００４０】
この後、原料ガスがプラズマにより分解されて生成された成膜種が基板１０上に堆積することによって、基板１０上に所定の膜（図示せず）が形成される。
【００４１】
次に、上記第１実施形態の成膜速度および膜質に関する効果を確認するために行った実験について説明する。この確認実験では、ガス供給口と、ガス供給口の数よりも多くの数のガス吸引口とを有する下部電極を備えたプラズマ処理装置を用いて、基板上に実施例１による微結晶系Ｓｉ膜を形成するとともに、その実施例１による微結晶系Ｓｉ膜を形成する際の成膜速度と、形成された実施例１による微結晶系Ｓｉ膜の暗導電率とを測定した。なお、実施例１に対する比較例として、ガス供給口のみを有する下部電極を備えたプラズマ処理装置を用いて、基板上に比較例１による微結晶系Ｓｉ膜を形成するとともに、その比較例１による微結晶系Ｓｉ膜を形成する際の成膜速度と、形成された比較例１による微結晶系Ｓｉ膜の暗導電率とを測定した。
【００４２】
ここで、暗導電率が高い微結晶系Ｓｉ膜は、微結晶系Ｓｉ膜の結晶粒界や結晶欠陥を介して流れる電流が多くなると考えられる。たとえば、暗導電率の高い微結晶系Ｓｉ膜を太陽電池などの半導体デバイスに用いた場合には、微結晶系Ｓｉ膜でのリーク電流が増加すると考えられる。すなわち、低い暗導電率を有する微結晶系Ｓｉ膜の方が、高い暗導電率を有する微結晶系Ｓｉ膜よりも膜質が良好であると言える。
【００４３】
（実施例１）
この実施例１では、図１に示した第１実施形態によるプラズマ処理装置１を用いて、基板１０としてのガラス基板上に、微結晶系Ｓｉ膜を形成した。なお、ガス供給流路の主要部１４ｄ（図４参照）の断面積は、４．９ｍｍ２に設定した。また、所定のガス供給口１４に対応する４つのガス吸引口２４ａおよび４つのガス吸引口２４ｂに接続されるガス吸引流路の主要部２４ｃ（図４参照）の断面積の総和は、３．１６ｍｍ２に設定した。実施例１による微結晶系Ｓｉ膜の形成条件を以下の表１に示す。
【００４４】
【表１】
2006237093.tif 000003
上記表１を参照して、実施例１による微結晶系Ｓｉ膜を形成する際には、基板温度、反応圧力および高周波電力を、それぞれ、２００℃、１３３Ｐａおよび１００Ｗに設定した。また、実施例１による微結晶系Ｓｉ膜を形成する際の原料ガス流量を、ＳｉＨ４ガス：２０ｓｃｃｍおよびＨ２ガス：４００ｓｃｃｍに設定した。
【００４５】
なお、実施例１による微結晶系Ｓｉ膜を形成する際には、実施例１と比較例１との原料ガスの供給量および反応圧力を同じ値にするために、図１に示したプラズマ処理装置１の排気流量調整バルブ５および８を調整することにより、真空チャンバ２の排気口２ａによる排気と、下部電極４のガス吸引口２４ａおよび２４ｂによる排気とのバランスを調整した。
【００４６】
（比較例１）
この比較例１では、図１１に示したプラズマ処理装置１０１を用いて、基板１１０としてのガラス基板上に、微結晶系Ｓｉ膜を形成した。なお、プラズマ処理装置１０１の下部電極１０４としては、図５および図６に示すような下部電極１０４を用いた。具体的には、比較例１による微結晶系Ｓｉ膜の形成に用いた下部電極１０４には、図５に示すように、複数のガス供給口１１４が設けられている。また、複数のガス供給口１１４は、三角格子状に配列されている。また、図６に示すように、ガス供給口１１４に接続されるガス供給流路の主要部１１４ａは、下部電極１０４の表面に対して垂直方向に延びるように形成されている。また、ガス供給流路の主要部１１４ａは、１ｍｍの直径を有するとともに、０．７９ｍｍ２の断面積を有するように作製した。
【００４７】
図１１に示したプラズマ処理装置１０１を用いてガラス基板上に比較例１による微結晶系Ｓｉ膜を形成した際の形成条件を以下の表２に示す。
【００４８】
【表２】
2006237093.tif 000004
上記表２を参照して、比較例１による微結晶系Ｓｉ膜を形成する際には、基板温度、反応圧力および高周波電力を、それぞれ、２００℃、１３３Ｐａおよび１００Ｗに設定した。また、比較例１による微結晶系Ｓｉ膜を形成する際の原料ガス流量を、ＳｉＨ４ガス：２０ｓｃｃｍおよびＨ２ガス：４００ｓｃｃｍに設定した。なお、比較例１による微結晶系Ｓｉ膜の形成条件は、上記実施例１による微結晶系Ｓｉ膜の形成条件と同じである。
【００４９】
そして、上記した条件下で微結晶系Ｓｉ膜を形成する際の成膜速度と、形成された微結晶系Ｓｉ膜の暗導電率とを、実施例１および比較例１の各々について測定した。なお、実施例１および比較例１による微結晶系Ｓｉ膜の暗導電率は、微結晶系Ｓｉ膜上に、２つのアルミニウム電極（５ｍｍ×１ｃｍ）を１ｍｍの間隔を隔てて配置するとともに、２つのアルミニウム電極間に流れる電流に基づいて算出した。この結果を以下の表３に示す。
【００５０】
【表３】
2006237093.tif 000005
上記表３を参照して、ガス供給口１４に接続されるガス供給流路の主要部１４ｄの断面積が４．９ｍｍ２であるプラズマ処理装置１を用いた実施例１の成膜速度は、ガス供給口１０４に接続されるガス供給流路の主要部１０４ａの断面積が０．７９ｍｍ２であるプラズマ処理装置１０１を用いた比較例１の成膜速度よりも大きくなることが判明した。具体的には、実施例１による微結晶系Ｓｉ膜を形成する際の成膜速度は、０．４５ｎｍ／ｓであり、比較例１による微結晶系Ｓｉ膜を形成する際の成膜速度は、０．３０ｎｍ／ｓであった。これは、実施例１による微結晶系Ｓｉ膜の形成に用いたプラズマ処理装置１（ガス供給流路の主要部１４ｄの断面積：４．９ｍｍ２）では、比較例１による微結晶系Ｓｉ膜の形成に用いたプラズマ処理装置１０１（ガス供給流路の主要部１０４ａの断面積：０．７９ｍｍ２）に比べて、プラズマが発生する領域１ａへの原料ガスの供給量が多くなったことにより、プラズマにより分解されて生成された成膜種が多くなったためであると考えられる。
【００５１】
また、上記表３を参照して、ガス供給口１４と、ガス供給口１４の数よりも多くの数のガス吸引口（ガス吸引口２４ａおよび２４ｂ）とを有する下部電極４を備えたプラズマ処理装置１を用いて形成した実施例１による微結晶系Ｓｉ膜の暗導電率は、ガス供給口１１４のみを有する下部電極１０４を備えたプラズマ処理装置１０１を用いて形成した比較例１による微結晶系Ｓｉ膜の暗導電率よりも低くなることが判明した。具体的には、実施例１による微結晶系Ｓｉ膜の暗導電率は、３．５×１０−５Ｓ／ｃｍであり、比較例１による微結晶系Ｓｉ膜の暗導電率は、６．８×１０−５Ｓ／ｃｍであった。これは、実施例１による微結晶系Ｓｉ膜の形成に用いたプラズマ処理装置１では、比較例１による微結晶系Ｓｉ膜の形成に用いたプラズマ処理装置１０１に比べて、未反応ガス（原料ガス）、負イオン、悪性ラジカル（ＳｉＨ２など）およびフレークなどの排出が下部電極４のガス吸引口２４ａおよび２４ｂにより効率的に行われたことにより、未反応ガス（原料ガス）、悪性ラジカルおよびフレークが微結晶系Ｓｉ膜中に混入するのが抑制されたためであると考えられる。
【００５２】
ここで、プラズマ処理装置を用いて微結晶系Ｓｉ膜を形成する場合には、ＳｉＨ４ガスに対するＨ２ガスの流量比（水素希釈率）をある程度高くする必要がある。このように、水素希釈率を高く設定した形成条件で微結晶系Ｓｉ膜を形成すると、微結晶系Ｓｉ膜を構成するＳｉ原子が含まれるＳｉＨ４ガスの分圧が低くなるので、微結晶系Ｓｉ膜の成膜速度が小さくなる。したがって、微結晶系Ｓｉ膜を形成する際の成膜速度を大きくするためには、高周波電力の供給量を増加させる必要がある。このように高周波電力の供給量を増加させた場合には、プラズマにより分解されて生成された負イオンが気相重合することにより、数ｎｍから数μｍの微粒子（フレーク）が生成されることがある。そして、上記したフレークが生成されると、そのフレークが基板上に付着することにより、基板上に形成される微結晶系Ｓｉ膜にフレークが混入するので、微結晶系Ｓｉ膜の膜質が低下するという不都合がある。このことから、プラズマ処理装置を用いて微結晶系Ｓｉ膜を形成する場合において、成膜速度を大きくし、かつ、膜質を向上させるためには、上記第１実施形態のように、負イオンおよびフレークなどの排出が効率的に行われることが好ましいと言える。
【００５３】
これらの結果から、ガス供給口１４と、ガス供給口１４の数よりも多くの数のガス吸引口（ガス吸引口２４ａおよび２４ｂ）とを有する下部電極４を備えた第１実施形態によるプラズマ処理装置１では、下部電極４のガス供給口１４から大量の原料ガスを供給することにより成膜速度を大きくしたとしても、未反応ガス（原料ガス）、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークの排出がガス吸引口２４ａおよび２４ｂにより効率的に行われるので、基板上に形成される膜に、未反応ガス（原料ガス）、悪性ラジカルおよびフレークが混入するのを抑制することができることを確認することができた。
【００５４】
（第２実施形態）
図７は、本発明の第２実施形態によるプラズマ処理装置を示した概略図である。図８は、図７に示した第２実施形態によるプラズマ処理装置の下部電極を示した平面図であり、図９は、図８の３００−３００線に沿った断面図である。図７〜図９を参照して、この第２実施形態では、上記第１実施形態と異なり、プラズマ密度を高くすることが可能なプラズマ処理装置について説明する。
【００５５】
すなわち、この第２実施形態によるプラズマ処理装置４１では、図７に示すように、真空チャンバ２内に、上部電極３と対向するように、下部電極４４が設置されている。なお、下部電極４４は、本発明の「第２電極」の一例である。
【００５６】
ここで、第２実施形態では、下部電極４４は、原料ガスを真空チャンバ２内に供給しながら、未反応ガス（原料ガス）や、原料ガスが分解されることにより生成される負イオン、悪性ラジカルおよびフレーク（負イオンの重合反応により生成される微粒子）などを排出することが可能なように構成されている。具体的には、図８に示すように、下部電極４４の上部電極３（図７参照）と対向する側に、原料ガスを供給するための複数のガス供給口５４と、未反応ガス（原料ガスや、原料ガスが分解されることにより生成される負イオン、悪性ラジカルおよびフレークなどを排出するための複数のガス吸引口６４とが設けられている。
【００５７】
また、第２実施形態では、ガス供給口５４は、図９に示すように、開放端とは反対側から開放端に向かって開口面積が大きくなるような形状の内側面５４ａを有する。図９に示したような内側面５４ａを有するガス供給口５４を設けた場合、上部電極３と下部電極４４との間の領域４１ａ（図７参照）に加えて、ガス供給口５４の内側面５４ａの内側の領域４１ｂもプラズマが発生する領域となる。そして、ガス供給口５４の内側面５４ａの内側の領域４１ｂに発生するプラズマの密度は、上部電極３と下部電極４４との間の領域４１ａに発生するプラズマの密度よりも高くなる。また、ガス供給口５４は、下部電極４４の表面に対して垂直方向に延びるガス供給流路の主要部５４ｂに接続されている。これにより、ガス供給口５４から供給される原料ガスは、下部電極４４の表面に対して垂直方向（供給方向Ｃ（図９参照））に供給される。また、複数のガス供給口５４は、図８に示すように、平面的に見て、三角格子状に配列されている。
【００５８】
また、第２実施形態では、図９に示すように、ガス吸引口６４は、ガス供給口５４の傾斜した内側面５４ａに配置されているとともに、所定の角度傾斜した流路を介してガス吸引流路の主要部６４ａに接続されている。このため、ガス吸引口６４により吸引されるガスの吸引方向Ｄ１およびＤ２と、ガス供給口５４から供給されるガスの供給方向Ｃとが、ガス供給口５４の内側面５４ａの内側の領域（プラズマが発生する領域）４１ｂにおいて交差される。また、図８に示すように、ガス吸引口６４は、１つのガス供給口５４に対して４つずつ設けられている。すなわち、第２実施形態では、ガス吸引口６４の数が、ガス供給口５４の数よりも多くなるように構成されている。また、ガス吸引口６４は、ガス供給口５４の中心点６０に対して対称になるように配置されている。
【００５９】
また、第２実施形態では、図８および図９に示すように、ガス供給流路の主要部５４ｂの断面積が、ガス吸引流路の主要部６４ａの断面積よりも大きくなるように構成されている。さらに、第２実施形態では、所定のガス供給口５４に接続されるガス供給流路の主要部５４ｂの断面積が、所定のガス供給口５４に対応する４つのガス吸引口６４に接続されるガス吸引流路の主要部６４ａの断面積の総和よりも大きくなるように構成されている。なお、ガス供給流路の主要部５４ｂの直径は、約２．５ｍｍであり、ガス供給流路の主要部５４ｂの断面積は、約４．９ｍｍ２である。また、ガス吸引流路の主要部６４ａの直径は、約１ｍｍであり、ガス吸引流路の主要部６４ａの断面積は、約０．７９ｍｍ２である。また、所定のガス供給口５４に対応する４つのガス吸引口６４に接続されるガス吸引流路の主要部６４ａの断面積の総和は、約３．１６ｍｍ２（＜約４．９ｍｍ２）である。なお、ガス供給流路の主要部５４ｂは、本発明の「第１流路の主要部」の一例であり、ガス吸引流路の主要部６４ａは、本発明の「第２流路の主要部」の一例である。
【００６０】
なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００６１】
第２実施形態では、上記のように、ガス供給口５４と、ガス供給口５４の数よりも多くの数のガス吸引口６４とを有する下部電極４４を、基板１０を保持することが可能な上部電極３と対向するように配置することによって、上記第１実施形態と同様、下部電極４４に設けられたガス供給口５４の数よりも多くの数のガス吸引口６４により、未反応ガス（原料ガス）、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークをガス吸引口６４からより多く排出することができる。すなわち、下部電極４４のガス供給口５４から大量の原料ガスを供給することにより成膜速度を大きくする場合に、未反応ガス（原料ガス）、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークなどが大量に発生したとしても、ガス供給口５４の数よりも多く設けられたガス吸引口６４により、未反応ガス（原料ガス）、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークを効率的に排出することができる。その結果、上記第１実施形態と同様、未反応ガス（原料ガス）、悪性ラジカルおよびフレークが混入することに起因する膜質の低下を有効に抑制しながら、成膜速度を大きくすることができる。
【００６２】
また、第２実施形態では、ガス供給口５４の傾斜した内側面５４ａの内側の領域４１ｂにプラズマが集中して発生するように構成することによって、プラズマの密度（ガス供給口５４の傾斜した内側面５４ａの内側の領域４１ｂに発生するプラズマの密度）を上記第１実施形態よりも高くすることができる。このため、高密度のプラズマにより原料ガスの分解が効率的に行われるので、より多くの成膜種を生成することができる。これにより、成膜速度を上記第１実施形態よりも大きくすることができる。この場合、ガス供給口５４の傾斜した内側面５４ａにガス吸引口６４を配置することによって、プラズマが発生する領域４１ｂとガス吸引口６４との距離を近づけることができるので、未反応ガス（原料ガス）、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークをガス吸引口６４によってより効率的に排出することができる。
【００６３】
なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００６４】
次に、図７および図９を参照して、第２実施形態によるプラズマ処理装置４１により基板１０上に所定の膜を形成する際のプラズマ処理方法について説明する。
【００６５】
まず、図７に示すように、プラズマ処理装置４１の上部電極３の下部電極４４と対向する側に、基板１０を設置した後、真空チャンバ２の排気口２ａに接続された真空排気設備６により真空チャンバ２内を真空排気する。この後、図７および図９に示すように、ガス供給口５４の内側面５４ａの内側の領域４１ｂおよび上部電極３と下部電極４４との間の領域４１ａに、原料ガス供給源７に接続された下部電極４４のガス供給口５４から供給方向Ｃに原料ガスを供給する。
【００６６】
次に、第２実施形態では、下部電極４４に高周波電力を供給することにより、ガス供給口５４の内側面５４ａの内側の領域４１ｂと、上部電極３と下部電極４４との間の領域４１ａとにプラズマを発生させる。この際、ガス供給口５４の内側面５４ａの内側の領域４１ｂにプラズマが集中して発生するので、ガス供給口５４の内側面５４ａの内側の領域４１ｂに発生するプラズマの密度は、上部電極３と下部電極４４との間の領域４１ａに発生するプラズマの密度よりも高くなる。これにより、第２実施形態では、高密度のプラズマにより原料ガスの分解が効率的に行われる。したがって、第２実施形態では、上記第１実施形態よりも多くの成膜種を生成することができるので、成膜速度を上記第１実施形態よりも大きくすることができる。このとき、ガス供給口５４の内側面５４ａの内側の領域４１ｂおよび上部電極３と下部電極４４との間の領域４１ａには、成膜種以外に、プラズマにより分解されない未反応ガス（原料ガス）や、原料ガスがプラズマにより分解されて生成された負イオンおよび悪性ラジカルが存在する。また、負イオンの重合反応により生成される微粒子（フレーク）も存在する。
【００６７】
この際、第２実施形態では、下部電極４４において、ガス供給口５４により原料ガスを供給しながら、ガス供給口５４の数よりも多くの数のガス吸引口６４により、吸引方向Ｄ１およびＤ２に、未反応ガス（原料ガス）、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークを吸引する。これにより、第２実施形態では、ガス供給口５４から大量の原料ガスを供給することにより成膜速度を大きくする場合に、未反応ガス（原料ガス）、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークなどが大量に発生したとしても、未反応ガス（原料ガス）、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークをガス吸引口６４により効率的に排出することができる。したがって、ガス供給口５４から大量の原料ガスを供給したとしても、基板１０（図７参照）上に成膜種が堆積されることにより形成される膜に、未反応ガス（原料ガス）、悪性ラジカルおよびフレークが混入するのを抑制することができるので、膜質の低下を抑制しながら、成膜速度を大きくすることができる。
【００６８】
この後、原料ガスがプラズマにより分解されて生成された成膜種が基板１０上に堆積することによって、基板１０上に所定の膜（図示せず）が形成される。
【００６９】
次に、上記第２実施形態の成膜速度および膜質に関する効果を確認するために行った実験について説明する。この確認実験では、ガス供給口と、ガス供給口の数よりも多くの数のガス吸引口とを有する下部電極を備えたプラズマ処理装置を用いて、基板上に実施例２による微結晶系Ｓｉ膜を形成するとともに、その実施例２による微結晶系Ｓｉ膜を形成する際の成膜速度と、形成された実施例２による微結晶系Ｓｉ膜の暗導電率とを測定した。なお、実施例２に対する比較例として、上記した比較例１による微結晶系Ｓｉ膜を形成する際の成膜速度と、形成された比較例１による微結晶系Ｓｉ膜の暗導電率とを測定した結果を用いた。
【００７０】
（実施例２）
この実施例２では、図７に示した第２実施形態によるプラズマ処理装置４１を用いて、基板１０としてのガラス基板上に、微結晶系Ｓｉ膜を形成した。なお、ガス供給流路の主要部５４ｂ（図８および図９参照）の断面積は、約４．９ｍｍ２に設定した。また、所定のガス供給口５４に対応する４つのガス吸引口６４に接続されるガス吸引流路の主要部６４ａ（図８および図９参照）の断面積の総和は、約３．１６ｍｍ２に設定した。実施例２による微結晶系Ｓｉ膜の形成条件を以下の表４に示す。
【００７１】
【表４】
2006237093.tif 000006
上記表４を参照して、実施例２による微結晶系Ｓｉ膜を形成する際には、基板温度、反応圧力および高周波電力を、それぞれ、２００℃、１３３Ｐａおよび１００Ｗに設定した。また、実施例２による微結晶系Ｓｉ膜を形成する際の原料ガス流量を、ＳｉＨ４ガス：２０ｓｃｃｍおよびＨ２ガス：４００ｓｃｃｍに設定した。なお、実施例２による微結晶系Ｓｉ膜の形成条件は、上記実施例１および比較例１による微結晶系Ｓｉ膜の形成条件と同じである。
【００７２】
なお、実施例２による微結晶系Ｓｉ膜を形成する際には、実施例２と比較例１との原料ガスの供給量および反応圧力を同じ値にするために、図７に示したプラズマ処理装置４１の排気流量調整バルブ５および８を調整することにより、真空チャンバ２の排気口２ａによる排気と、下部電極４４のガス吸引口６４による排気とのバランスを調整した。
【００７３】
そして、上記した条件下で微結晶系Ｓｉ膜を形成する際の成膜速度と、形成された微結晶系Ｓｉ膜の暗導電率とを測定した。なお、微結晶系Ｓｉ膜の暗導電率は、上記実施例１と同様の方法を用いて算出した。この結果を以下の表５に示す。
【００７４】
【表５】
2006237093.tif 000007
上記表５を参照して、ガス供給口５４に接続されるガス供給流路の主要部５４ａの断面積が４．９ｍｍ２であるプラズマ処理装置４１を用いた実施例２の成膜速度は、ガス供給口１０４に接続されるガス供給流路の主要部１０４ａの断面積が０．７９ｍｍ２であるプラズマ処理装置１０１を用いた比較例１の成膜速度よりも大きくなることが判明した。具体的には、実施例２による微結晶系Ｓｉ膜を形成する際の成膜速度は、０．５５ｎｍ／ｓであり、比較例１による微結晶系Ｓｉ膜を形成する際の成膜速度は、０．３０ｎｍ／ｓであった。これは、実施例２による微結晶系Ｓｉ膜の形成に用いたプラズマ処理装置４１（ガス供給流路の主要部５４ａの断面積：４．９ｍｍ２）では、比較例１による微結晶系Ｓｉ膜の形成に用いたプラズマ処理装置１０１（ガス供給流路の主要部１０４ａの断面積：０．７９ｍｍ２）に比べて、プラズマが発生する領域４１ａおよび４１ｂへの原料ガスの供給量が多くなったことにより、プラズマにより分解されて生成される成膜種が多くなったためであると考えられる。
【００７５】
また、上記表３および表５を参照して、下部電極４４のガス供給口５４の内側面５４ａの内側の領域４１ｂにプラズマが集中して発生するように構成したプラズマ処理装置４１を用いた実施例２では、上部電極３と下部電極４との間の領域１ａに実質的に均一にプラズマが発生するように構成したプラズマ処理装置１を用いた実施例１よりも、成膜速度が大きくなることが判明した。具体的には、実施例２による微結晶系Ｓｉ膜を形成する際の成膜速度は、０．５５ｎｍ／ｓであり、実施例１による微結晶系Ｓｉ膜を形成する際の成膜速度は、０．４５ｎｍ／ｓであった。これは、実施例２による微結晶系Ｓｉ膜の形成に用いたプラズマ処理装置４１では、実施例１による微結晶系Ｓｉ膜の形成に用いたプラズマ処理装置１に比べて、プラズマの密度（ガス供給口５４の内側面５４ａの内側の領域４１ｂに発生したプラズマの密度）が高くなったために、プラズマにより分解されて生成される成膜種が多くなったためであると考えられる。
【００７６】
また、上記表５を参照して、ガス供給口５４と、ガス供給口５４の数よりも多くの数のガス吸引口６４とを有する下部電極４４を備えたプラズマ処理装置４１を用いて形成した実施例２による微結晶系Ｓｉ膜の暗導電率は、ガス供給口１１４のみを有する下部電極１０４を備えたプラズマ処理装置１０１を用いて形成した比較例１による微結晶系Ｓｉ膜の暗導電率よりも低くなることが判明した。具体的には、実施例２による微結晶系Ｓｉ膜の暗導電率は、４．３×１０−５Ｓ／ｃｍであり、比較例１による微結晶系Ｓｉ膜の暗導電率は、６．８×１０−５Ｓ／ｃｍであった。これは、実施例２による微結晶系Ｓｉ膜の形成に用いたプラズマ処理装置４１では、比較例１による微結晶系Ｓｉ膜の形成に用いたプラズマ処理装置１０１に比べて、未反応ガス（原料ガス）、負イオン、悪性ラジカル（ＳｉＨ２など）およびフレークなどの排出が下部電極４４のガス吸引口６４により効率的に行われたことにより、未反応ガス（原料ガス）、悪性ラジカルおよびフレークが微結晶系Ｓｉ膜中に混入するのが抑制されたためであると考えられる。
【００７７】
これらの結果から、ガス供給口５４と、ガス供給口５４の数よりも多くの数のガス吸引口６４とを有する下部電極４４を備えた第２実施形態によるプラズマ処理装置４１では、上記第１実施形態と同様、下部電極４４のガス供給口５４から大量の原料ガスを供給することにより成膜速度を大きくしたとしても、未反応ガス（原料ガス）、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークの排出がガス吸引口６４により効率的に行われるので、基板上に形成される膜に、未反応ガス（原料ガス）、悪性ラジカルおよびフレークが混入するのを抑制することができることを確認することができた。
【００７８】
なお、上記表３および表５を参照して、下部電極４４のガス供給口５４の内側面５４ａの内側の領域４１ｂにプラズマが集中して発生するように構成したプラズマ処理装置４１を用いた実施例２（暗導電率：４．３×１０−５Ｓ／ｃｍ）では、上部電極３と下部電極４との間の領域１ａに実質的に均一にプラズマが発生するように構成したプラズマ処理装置１を用いた実施例１（暗導電率：３．５×１０−５Ｓ／ｃｍ）よりも、微結晶系Ｓｉ膜の暗導電率が高くなることが判明した。これは、実施例２では、プラズマが集中して発生した領域４１ｂにおいてより多くの原料ガスが分解されたことにより成膜種の生成量がばらついたので、膜質が不均一になったためであると考えられる。
【００７９】
なお、今回開示された実施形態および実施例は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態および実施例の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００８０】
たとえば、上記第１実施形態および実施例１では、複数のガス供給口（ガス供給流路の主要部）を、平面的に見て、三角格子状に配列するとともに、そのガス供給口の中心点に対して対称になるように、複数のガス吸引口（ガス吸引流路の主要部）を配置したが、本発明はこれに限らず、複数のガス供給口（ガス供給流路の主要部）を、三角格子状に配列しなくてもよい。たとえば、図１０に示すように、複数のガス供給口（ガス供給流路の主要部）７１をマトリクス状（行列状）に複数配置するとともに、ガス供給口（ガス供給流路の主要部）７１の中心点７０に対して対称になるように、複数のガス吸引口（ガス吸引流路の主要部）７２を配置してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の第１実施形態によるプラズマ処理装置を示した概略図である。
【図２】図１に示した第１実施形態によるプラズマ処理装置の下部電極を示した平面図である。
【図３】図２の１００−１００線に沿った断面図である。
【図４】図２に示した下部電極のガス流路の断面図である。
【図５】比較例１による微結晶系Ｓｉ膜を形成する際に用いたプラズマ処理装置の下部電極を示した平面図である。
【図６】図５の２００−２００線に沿った断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態によるプラズマ処理装置を示した概略図である。
【図８】図７に示した第２実施形態によるプラズマ処理装置の下部電極を示した平面図である。
【図９】図８の３００−３００線に沿った断面図である。
【図１０】第１実施形態の変形例によるプラズマ処理装置の下部電極を示した平面図である。
【図１１】従来の平行平板型のプラズマ処理装置を示した概略図である。
【符号の説明】
【００８２】
１ａ、４１ａ、４１ｂ  領域
２  真空チャンバ（プラズマ処理室）
３  上部電極（第１電極）
４、４４  下部電極（第２電極）  
１０  基板  
１４、５４  ガス供給口
１４ｄ、５４ｂ  ガス供給流路の主要部（第１流路の主要部）
２４ａ、２４ｂ、６４  ガス吸引口
２４ｃ、６４ａ  ガス吸引流路の主要部（第２流路の主要部）
５４ａ  内側面
【図１】
2006237093.tif 000008
【図２】
2006237093.tif 000009
【図３】
2006237093.tif 000010
【図４】
2006237093.tif 000011
【図５】
2006237093.tif 000012
【図６】
2006237093.tif 000013
【図７】
2006237093.tif 000014
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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